1045 Baja: Ikhtisar Sifat dan Aplikasi Kunci
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
1045 baja diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon sedang, dikenal karena keseimbangan kekuatan, kekerasan, dan keuletannya. Ini terutama mengandung karbon (0,43% hingga 0,50%) sebagai unsur paduan utamanya, bersama dengan mangan (0,60% hingga 0,90%) yang meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatannya. Kehadiran unsur-unsur ini berkontribusi pada sifat fundamentalnya, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi teknik.
Tinjauan Komprehensif
Baja 1045 diakui secara luas karena versatilitasnya dan umumnya digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kekuatan dan ketangguhan sedang. Kandungan karbon sedangnya memungkinkan ketahanan aus yang baik dan kemampuan untuk diperlakukan panas untuk mencapai tingkat kekerasan yang lebih tinggi. Sifat mekanis baja ini dapat disesuaikan melalui berbagai proses perlakuan panas, menjadikannya pilihan yang populer di industri seperti otomotif, manufaktur, dan konstruksi.
Keuntungan Baja 1045:
- Machinability yang Baik: Baja 1045 dapat dengan mudah dipotong, memungkinkan fabrikasi komponen yang tepat.
- Kekuatan dan Ketangguhan Tinggi: Menawarkan keseimbangan yang baik antara kekuatan dan keuletan, menjadikannya cocok untuk aplikasi struktural.
- Dapat Dipernis: Baja dapat dikeraskan melalui perlakuan panas, meningkatkan ketahanan ausnya.
Limitasi Baja 1045:
- Ketahanan Korosi: Dibandingkan dengan baja tahan karat, 1045 memiliki ketahanan korosi yang terbatas, menjadikannya kurang cocok untuk lingkungan yang keras.
- Masalah Kemampuan Las: Meskipun dapat dilas, pemanasan awal dan perlakuan panas setelah pengelasan sering kali diperlukan untuk menghindari retakan.
Secara historis, baja 1045 telah signifikan dalam pengembangan berbagai komponen mekanis, seperti poros, roda gigi, dan sumbu, karena sifat mekanisnya yang menguntungkan dan kemudahan fabrikasi.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen
| Organisasi Standar | Penunjukan/Gred | Negara/Region Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | G10450 | USA | Ekivalen terdekat dengan AISI 1045 |
| AISI/SAE | 1045 | USA | Penunjukan yang umum digunakan |
| ASTM | A830-1045 | USA | Spesifikasi untuk pelat baja karbon |
| EN | C45 | Eropa | Perbedaan komposisi minor |
| DIN | 1.0503 | Jerman | Sifat serupa, sering digunakan secara bergantian |
| JIS | S45C | Jepang | Ekivalen dengan variasi komposisi kecil |
| ISO | 1045 | Internasional | Penunjukan yang distandarisasi |
Perbedaan antara gradus ekivalen dapat mempengaruhi kinerja secara signifikan. Misalnya, meskipun C45 dan S45C serupa, mereka dapat memiliki variasi dalam kandungan belerang dan fosfor, yang dapat mempengaruhi kemampuan pemesinan dan kemampuan pengelasan.
Sifat Kunci
Komposisi Kimia
| Unsur (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| C (Karbon) | 0,43 - 0,50 |
| Mn (Mangan) | 0,60 - 0,90 |
| Si (Silikon) | 0,15 - 0,40 |
| P (Fosfor) | ≤ 0,040 |
| S (Belerang) | ≤ 0,050 |
Peran utama karbon dalam baja 1045 adalah untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan melalui perlakuan panas. Mangan berkontribusi pada kemampuan pengerasan dan meningkatkan ketangguhan baja. Silikon berfungsi sebagai deoksidator selama pembuatan baja dan dapat meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi.
Sifat Mekanis
| Sifat | Kondisi/Temper | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik) | Nilai/Rentang Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Dianil | 570 - 700 MPa | 83 - 102 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Tahan (0,2% offset) | Dianil | 310 - 450 MPa | 45 - 65 ksi | ASTM E8 |
| Panjangnya | Dianil | 16 - 20% | 16 - 20% | ASTM E8 |
| Kekerasan (Brinell) | Dianil | 170 - 210 HB | 170 - 210 HB | ASTM E10 |
| Kekuatan Impak (Charpy) | -40°C | 25 - 35 J | 18 - 26 ft-lbf | ASTM E23 |
Kombinasi dari sifat mekanis ini membuat baja 1045 cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan tinggi dan ketangguhan, seperti dalam pembuatan roda gigi dan poros, di mana ketahanan terhadap aus dan deformasi sangat penting.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik) | Nilai (Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | - | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/in³ |
| Titik Lebur | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Konduktivitas Termal | 20°C | 46 W/m·K | 32 BTU·in/(jam·ft²·°F) |
| Kapasitas Panas Spesifik | 20°C | 0,486 kJ/kg·K | 0,116 BTU/lb·°F |
| Resistivitas Listrik | 20°C | 0,00065 Ω·m | 0,00000038 Ω·in |
| Koefisien Perluasan Termal | 20°C | 11,5 x 10⁻⁶/K | 6,36 x 10⁻⁶/°F |
Kepadatan baja 1045 berkontribusi pada berat dan kekuatan keseluruhannya, sedangkan konduktivitas termalnya penting untuk aplikasi yang melibatkan penghaisian panas. Koefisien perluasan termal sangat penting dalam aplikasi di mana fluktuasi suhu terjadi, karena mempengaruhi stabilitas dimensi.
Ketahanan Korosi
| Agen Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Atmosfer | - | - | Baik | Rentan terhadap karat |
| Klorida | 3-5 | 20-60 | Buruk | Risiko pembentukan pitting |
| Asam | 10-20 | 20-40 | Tidak Direkomendasikan | Korrosi cepat |
| Alkaline | 5-10 | 20-60 | Baik | Ketahanan sedang |
Baja 1045 menunjukkan ketahanan yang baik terhadap korosi atmosfer tetapi rentan terhadap karat jika tidak dilindungi dengan baik. Di lingkungan klorida, ia dapat mengalami korosi pitting, menjadikannya tidak cocok untuk aplikasi maritim. Dibandingkan dengan baja tahan karat seperti 304 atau 316, ketahanan korosi 1045 jauh lebih rendah, yang membatasi penggunaannya di lingkungan korosif.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Kontinu Maks | 400 | 752 | Di luar ini, kekuatan menurun |
| Suhu Layanan Sementara Maks | 500 | 932 | Hanya pajanan jangka pendek |
| Suhu Scaling | 600 | 1112 | Risiko oksidasi pada suhu lebih tinggi |
| Pertimbangan Kekuatan Creep | 400 | 752 | Mulai mengalami penurunan signifikan |
Pada suhu tinggi, baja 1045 mempertahankan kekuatan yang baik tetapi dapat kehilangan kekerasan dan ketangguhan jika terpapar dalam waktu yang lama. Oksidasi dapat terjadi pada suhu di atas 600 °C, memerlukan pelapisan pelindung atau bahan alternatif dalam aplikasi suhu tinggi.
Sifat Fabrikasi
Kemampuan Las
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Fluks Perlindungan yang Umum | Catatan |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Argon + CO2 | Pemanasan awal direkomendasikan |
| TIG | ER70S-2 | Argon | Perlakuan panas setelah pengelasan diperlukan |
| Stick | E7018 | - | Memerlukan kontrol yang hati-hati |
Baja 1045 dapat dilas menggunakan berbagai proses, tetapi pemanasan awal hingga sekitar 150-200 °C (300-400 °F) sering kali diperlukan untuk meminimalkan risiko retak. Perlakuan panas setelah pengelasan dapat membantu meredakan stres dan meningkatkan sifat mekanis lasan.
Machinability
| Parameter Pemesinan | Baja 1045 | AISI 1212 | Catatan/Tips |
|---|---|---|---|
| Indeks Machinability Relatif | 70 | 100 | 1212 lebih mudah dipotong |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal | 30-50 m/menit | 60-80 m/menit | Sesuaikan berdasarkan alat |
Baja 1045 memiliki machinability yang baik, tetapi tidak semudah dipotong seperti beberapa baja pengembangan bebas seperti AISI 1212. Menggunakan alat baja cepat atau alat karbida dan cairan pemotongan yang sesuai dapat meningkatkan kinerja.
Formabilitas
Baja 1045 dapat dibentuk dingin dan panas, tetapi menunjukkan pengerasan kerja, yang dapat membuat pembentukan dingin lebih menantang. Radius lentur minimum biasanya 3-4 kali tebal material, dan harus diambil hati untuk menghindari retakan selama operasi pembentukan.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Pengendapan | 700 - 800 | 1-2 jam | Udara | Pemulusan, meningkatkan machinability |
| Pendinginan Cepat | 800 - 850 | 30 menit | Minyak atau Air | Pengerasan, meningkatkan kekuatan |
| Tempering | 400 - 600 | 1 jam | Udara | Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan |
Selama perlakuan panas, baja 1045 mengalami transformasi metalurgi yang signifikan. Pendinginan cepat meningkatkan kekerasan dengan membentuk martensit, sementara tempering mengurangi kerapuhan dan meningkatkan ketangguhan, menjadikannya cocok untuk aplikasi dinamis.
Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan |
|---|---|---|---|
| Otomotif | Poros Engkol | Kekuatan tinggi, ketangguhan | Daya tahan di bawah stres |
| Manufaktur | Roda Gigi | Ketahanan aus, machinability | Pemrosesan dan daya tahan |
| Konstruksi | Komponen struktural | Kekuatan, keuletan | Kapasitas untuk menahan beban |
Aplikasi lainnya termasuk:
- Sumbu dan poros
- Baut pengunci
- Bagian mesin
Baja 1045 dipilih untuk aplikasi ini karena sifat mekaniknya yang unggul, yang memberikan kekuatan dan ketangguhan yang diperlukan dalam lingkungan yang menuntut.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut
| Fitur/Sifat | Baja 1045 | AISI 4140 | AISI 1018 | Catatan Singkat Pro/Kon atau Trade-off |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanis Kunci | Kekuatan sedang | Kekuatan tinggi | Kekuatan rendah | 4140 menawarkan kekuatan lebih tinggi tetapi kurang keuletan |
| Aspek Korosi Kunci | Baik | Baik | Luar biasa | 1018 memiliki ketahanan korosi yang lebih baik |
| Kemampuan Las | Sedang | Baik | Luar biasa | 1018 lebih mudah dilas tanpa pemanasan awal |
| Machinability | Baik | Baik | Luar biasa | 1018 lebih mudah dipotong karena kandungan karbon yang lebih rendah |
| Formabilitas | Sedang | Buruk | Baik | 1018 lebih mudah dibentuk karena kandungan karbon yang lebih rendah |
| Perkiraan Biaya Relatif | Sedang | Lebih tinggi | Lebih rendah | 1045 efektif biaya untuk aplikasi kekuatan sedang |
| Ketersediaan Tipikal | Umum | Kurang umum | Sangat umum | 1018 tersedia secara luas untuk penggunaan umum |
Ketika memilih baja 1045, pertimbangannya mencakup keseimbangan antara kekuatan dan machinability-nya, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi. Namun, keterbatasannya dalam ketahanan korosi dan kemampuan las harus dipertimbangkan sesuai dengan persyaratan spesifik proyek. Selain itu, meskipun 1045 efektif biaya, alternatif seperti AISI 4140 mungkin lebih cocok untuk aplikasi kekuatan tinggi, walaupun dengan biaya yang lebih tinggi.